8.3 Опис лабораторної установки

В лабораторній роботі досліджується генератор на діоді Ганна (ГДГ) .

В ГДГ використовується серійний діод Гана 3-сантиметрового діапазону. Кристал розташовується в стандартному метало-керамічному корпусі, який застосовується для діодів НВЧ. Кристал закріплений безпосередньо на одну із ніжок корпусу, який є одночасно тепловідводом.

Пристрій хвилевідного ГДГ схематично зображено на рис.8.1. Корпус діода розташовується в коаксиально-хвилевідній секції на основі стандартного хвилеводу ( 2310 )мм . На діод подається постійне зміщення, яке заблоковане на корпус конструктивно виконаною ємністю.

Рисунок 8.1 – Конструкція генератора на діоді Ганна

Узгодження діода з навантаженням здійснюється за допомогою коаксиального короткозамкненого поршня. Хвилевідний короткозамкнений поршень використовується для механічної перестройки частоти генератора.

Принципова схема лабораторної установки генератора на діоді Гана (ДГ) зображено на рис.8.2. Живлення ГДГ здійснюється від джерела постійної напруги, прилади якого контролюють струм та напругу на діоді Ганна. Енергія ГДГ через феритовий вентиль та прецезійний атенюатор надходить до навантаження. Для відгалуження потужності генератора на вимірювач потужності та частотомір використовується направлений відгалужувач.

Рисунок 8.2 - Функціональна схема лабораторної установки

8.4 Порядок виконання роботи

8.4.1 Ознайомитися з конструкцією макета та роботою вимірювальних приладів.

Загальні електричні параметри ДГ:

напруга діода Ганна

напруга варикапа

допустима 0.....35 (В):

робоча 4....30 (В):

струм ДГ 120..... 600 (мА):

струм варикапа – не більше 100 (мкА).

8.4.2 Скласти схему лабораторної установки згідно з рис.8.2. Ввімкнути вимірювальні прилади: джерело живлення, вимірювач потужності, частотомір. Виставити на атенюаторі ослаблення біля 30 дБ. В подальшому, при вимірах, це значення можливо корегувати.

При роботі з частотоміром слід мати на увазі, що для його нормальної роботи необхідна потужність не більше, ніж 5 мВт.

8.4.3 Зняти вольт-амперну характеристику діода, повільно змінюючи напругу джерела живлення з витримкою після кожного значення напруги на протязі 30 с, фіксуючи при цьому величину струму амперметра джерела живлення. Надійно зафіксувати падаючий проміжок на ВАХ діода.

8.4.4 Зняти залежність вихідної потужності ГДГ від напруги живлення діода Р_вих.=f(U_д) при напрузі на варикапі U_в=0,5 В, змінюючи напругу U_д в межах падаючого проміжку на ВАХ діода. В режимі максимальної потужності зафіксувати частоту генерації та струм діода, і розрахувати ККД генератора.

8.4.5 Зняти настроювальну характеристику ГДГ при електричному перестроюванні варикапа при U_до=10 В, змінюючи U_в від 4 до 30 В і при цьому фіксуючи значення Р_вих. Визначити смугу перестроювання, крутість характеристики та границі зміни Р_вих.(дБ).

8.4.6 Зняти настроювальну характеристику ГДГ при електричному перестроюванні варикапа при U_в=5 В, змінюючи U_д в межах падаючого проміжка на ВАХ діода і при цьому фіксуючи значення Р_вих. Визначити смугу перестроювання та границі зміни Р_вих.(дБ).

8.4.7 Виконати індивідуальне завдання.

Індивідуальні завдання

1. Визначити можливості електричної перестройки частоти генератора на ДГ (зняти настроювальні характеристики для визначення меж перестройки та крутості ).

2. Визначити можливості механічної перестройки генератора на ДГ (зняти настроювальні характеристики для визначення меж перестроювання та крутості ).

3. Виміряти смугу синхронізації генератора зовнішнім сигналом.

4. Визначити залежність смуги синхронізації від потужності синхросигналу.

5. Визначити вплив потужності синхросигналу на форму спектру генератора на ДГ.

8.5 Зміст звіту

В звіті привести:

функціональну схему генератора;

результати вимірів, зведені до таблиці;

графіки експериментальних залежностей;

результати, отримані під час виконання індивідуалтного завдання, та його аналіз.;

висновки.

8.6 Контрольні запитання та завдання

1. Який принцип роботи діода Ганна?

2. У чому відмінніть діода Ганна від тунельного діода та ЛПД ?

3. Які існують режими роботи діода Ганна ?

4. Що собою уявляє прольотний режим ?

5. Що собою уявляє режим з погашенням домену ?

6. Що собою уявляє режим ОНОЗ ?

7. Якого рівня потужність можливо отримати від генератора на ДГ ?

8. Який ККД генератора на ДГ ?

9. Якими засобами можна перестроїти частоту генератора Ганна ?

10. Зобразити схематично конструкцію генератора на ГД.

11. Намалювати еквівалентну схему генератора на ДГ.